第二章过程参数测量仪表习题及答案

1、第二章 过程参数测量仪表习题一、填空1. 测量仪表的五个主要指标是精度、线性度、回差、灵敏度、响应时间。2. 温度测量方法主要分为接触测量和非接触测量两种。3. 热电阻的连线方式有两线式、三线式和四线式三种，其中两线式连接方法受测量线路电阻影响最大。4. 温度变送器由温度传感器和变送单元两部分组成。5. 温度变送器由两大部分组成。温度传感器用于将温度信号转化为非标准电信号；变送单元用于非标准电信号进行放大、补偿、线性化和标准化等。6. 工程测量中所说的压力指的是压强。7. 压力有绝对压力、表压及真空度三种表示方法。8. 表压力为绝对压力减去大气压后的差值。9. 真空度为大气压减去绝对压力后的差

2、值。10. 常见开关型压力传感器有压力开关和电接点压力表两种。11. 按流量的计量单位不同有体积流量和重量流量之分，按考察的时间尺度不同有瞬时流量和累计流量之分。12. 累计流量是瞬时流量在某一时间段内的积分。13. 差压式流量计的流量与差压间的平方根成正比。14. 速度式流量计的前端的直管段至少要有10倍于管路直径的管路长度，后端的直管段至少要有5倍于管路直径的管路长度。15. 电磁流量计不能测量非导电的介质。16. 电磁流量计的测量管内壁必须是不导电的。17. 电磁流量计的测量管不能是导磁的材料。18. 测量储罐液位时，敞口容器可以使用直接使用压力传感器，密闭容器必须使用差压传感器。19.

3、 在静压式液位测量系统中，当仪表安装位置与液位0位不在同一水平上时，必须进行零点迁移。20. 用差压变送器来测量绝对压力时，可以将正压端接被测压力，负压端抽成真空。21. 用差压变送器来测量表压时，可以将正压端接被测压力，负压端通大气。22. 用差压变送器来测量真空度时，可以将正压端通大气，负压端接被测压力。23. 非接触式测温的主要用于测量高温。二、选择1. 仪表最大允许误差指的是（C）。（A）最大绝对误差 （B）最大相对误差（C）最大百分相对误差 （D）百分相对误差2. 如图所示为一应变电阻式压力变送器的传感部分，当因压力而发生形变时，有两只应变电阻受挤压而使阻值增加，另两只因受拉伸而使阻

4、值减小。为了减少温度对测量结果的影响，并提高传感器的灵敏度，须将四个应变电阻构成一个桥路，正确的连接是（C）。（A）RA、RB受挤压，RC、RD受拉伸 （B）RC、RD受挤压，RA、RB受拉伸（C）RA、RD受挤压，RB、RC受拉伸 （D）RB、RD受挤压，RA、RC受拉伸3. 差压式流量计的流量和差压间的关系是（B）（A）流量与差压的平方成正比 （B）流量与差压的平方根成正比（C）流量与差压成正比 （D）流量与差压成对数关系4. 对于腰轮流量计，下面哪个说法是正确的（B）（A）前后均应有足够的直管段 （B）前面需加装过滤器滤除杂质（C）只能测量液体的流量 （D）不能用于高粘度液体的测量4.1

5、某台测温仪表的测温范围为200700，校验该表时得到的最大绝对误差为+4，则该仪表的精度等级为（B）。（A） 0.8 （B）1.0 （C）0.4 （D）0.54.2某台测温仪表的测温范围为01000。根据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过7，则应选择精度等级为多少的仪表才能满足以上要求？（D）（A） 0.7 （B）1.0 （C）0.4 （D）0.55. 安装温度测量仪表时，下列哪种做法不正确（D）（A）在管道中安装时，使测量端应处于管道中流速最大的地方。（B）测量用火焰加热的介质温度时，感温元件要避开火焰。（C）测量负压设备内部的温度时，要将感温元件的插入人孔用耐热材料密封。（D）测量流动介

6、质温度时，感温元件应顺流插人。6. 安装压力测量仪表时，下面哪种说法不正确（C）（A）测量管内流动介质的压力时，测压点要避开拐弯、分叉、死角。（B）测乙炔压力时不能用铜垫片。（C）应尽量将取压点选在阀门、泵等的下游。（D）取压点应与压力仪表应尽量处于同一水平位置。7. 电磁流量计的测量管（D）（A）必须是非金属材料。（B）可以是任何金属材料。（C）可以是非导磁金属材料。（D）可以是非导磁金属材料，但必须在其内壁涂覆绝缘材料。8. 校验0-1.6MPa、1.5级的压力表时，下列标准压力表中的哪一个更好？（C）（A）01.6Mpa/ 0.5级 （B）02.5Mpa/0.4级（C）04Mpa/0.1

7、级 （D）06Mpa/0.1级9. 国际标准信号制是（B）。（A）20100kPa（B）420mA/15V（C）010mA/010V（D）420mA三、判断。1. 接触式温度测量会对被测物体的温度场产生影响，从而使测量结果高于或低于实际温度。（）2. 热辐射温度计属于非接触式温度测量仪表，它主要用于高温测量。（）3. 在用热电偶进行温度测量时，若已知冷端温度，被测温度可以按如下步骤计算得到。首先根据测得的热电势查表获得冷热端的温差，然后加上冷端温度得到热端温度。（） 由于热电偶的热电势与温度间不是线性关系，因此不能按题述方法求得测量温度。而必须先根据冷端温度查表获得其与零度间对应的热电势，然后

8、加上热电偶测得的热电势，最后用这个总热电势查表获得测量端温度。4. 热电偶所测温度为一点的温度，而热电阻所测则是被测区域的平均温度。（）5. 工程中所说压力和物理学上所说压力是不相同的。（）6. 差压变送器可以用来测量表压。（）7. 差压变送器可以用来测量负压。（）8. 容积式流量计同其他流量计一样，安装时前后必须要有足够的直管段长度。（） 容积式流量计是通过记录流过特定空隙的流体数目来测量流量的，与介质的流态无关，因此不需要流体稳定，对前后直管段长度无要求。9. 电磁流量计必须使用导磁的测量管，才能正常工作。（） 如果电磁流量计的测量管是导磁的，由于置于管外的测量磁场将不经过流体，也就不会切

9、割磁力线而产生感生电势，而无法测量。10. 气介式超声波液位测量仪表存在测量死区。（）11. 气介质的温度、密度对气介式超声波液位测量仪表的测量精度没有影响。（） 气介式超声波液位测量仪表的测量原理是利用超声波在气介质中往返所需时间来测定距离的，超声波传播速度的变化会影响测量精度，而气介质的温度、密度的变化正好要影响传播速度。12. 在选择用于汽油的流量计时可以选择腰轮流量计、椭圆齿轮流量计、电磁流量计等。（）不能选择电磁流量计，因为电磁流量计只能用于测量导电介质，而汽油不导电。四、简答1. 简述接触式测温的基本原理、常见测量仪表，使用时应注意哪些问题。 接触式测温靠传感器与被测物体间进行充分

10、的热传递达到热平衡，传感器的温度就是被测物体的温度，再利用传感器自身的温度-电信号特性实现温度测量。常见的测温仪表有热电阻温度计、热电偶温度计等。由于接触测温要靠热传递实现温度测量，传感器的加入会影响被测物体的温度场，从而影响测温精度，因此不能用热容的的传感器去测热容小的物体。2. 为什么用热电偶进行测温时必须进行冷端补偿。 热电偶测温是根据热电偶的热电势大小来测量温度的，而热电势的大小是和热电偶的测量端（热端）和参考端（冷端）的温差有关，若冷端温度发生变化，即使被测温度（测量端温度）不变，热电势也会发生变化，从而引起测量误差。因此，必须进行冷端补偿消除冷端温度变化对测量结果的影响。3. 说明

11、图所示的热电偶冷端补偿电路工作原理。补偿电桥是一个直流不平衡电桥。在它的四个桥臂中，有一个铜电阻Rcu，铜的电阻温度系数较大，其电阻值随温度而变。其余三个桥臂由阻值恒定的锰铜电阻制成，桥臂Rcu必须和热电偶的冷端靠近，使处于同一温度之下。设计时使Rcu在0（或20）下的阻值和其余三个桥臂R1，R2，R3完全相等，此时电桥处于平衡状态，图中电压UAB0，对热电势没有补偿作用。当冷端温度t00（或20）时，热电动势将减小。但这时Rcu增大，使电桥不平衡，出现Uab0而且其极性恰好使Uab与热电动势EAB(t，to)同向串联，使输出值得到补偿。如果电阻Rcu选择合适，可使Uab增大的值恰恰等于热电动

12、势减小的值，从而完全避免了t0的变化对测温的影响。5. 温度传感器和温度变送器的输出有什么不同？ 温度传感器的作用是将温度的高低转化为电信号的大小，其输出信号因传感器的不同而不同，且一般是微弱的、非标的信号。而温度变送器是由温度传感器和变送单元组成的，其输出是符合信号制要求的与温度值成比例的标准信号。6. 温度变送器由哪两部分组成？各有什么作用？ 温度变送器由温度传感器和变送单元组成。温度传感器负责将温度的高低转化为电参数的高低（如热电阻温度传感器将温度的高低转化为电阻的大小、热电偶则将温度的高低转化为热电势的大小）。变送单元则将温度传感器送来的电参数进行转换、放大、线性化等处理，最后输出符合

13、某种信号制（通常是国际标准信号制的420mA）的标准信号。7. 温度开关的作用是什么？列举三个典型的应用场合。 温度开关有两种作用。其一是实现控制，在温度开关闭合和断开时，产生相应的控制输出，控制那些需要将保持在某一范围的对象，如处于保温状态的电饭煲、冰箱及冰柜等。其二是实现过热保护功能，如冰箱压缩机过热保护、电吹风的过热保护等。8. 如图所示为电容式差压传感器的原理图，试说明其工作原理。 如图所示电容式差压传感器的核心是由金属薄膜7构成的中间极板、由左右玻璃体上镀的一层金属膜构成的两个极板组成，三个极板构成两个串联起来的电容，当传感器的两侧压力相同（差压为零时），两个电容的容值相等。当左侧的

14、压力高于右侧压力时，中间极板向右弯曲，使左极板和中间极板构成的电容极距增加，电容减小，而由右极板和中间极板构成的电容则正好相反，电容增大。当右侧的压力高于左侧压力时，中间极板向左弯曲，情况与上述情况相反，使左电容增加、右电容减小。电容增大或减小的量与压差大小有关。由左右两个电容构成交流电桥的一个桥臂，即可测得差压的大小及方向。这就是电容式差压传感器的原理。9. 简述速度式流量计的基本工作原理，并说明速度式流量计的使用注意事项。 速度式流量计是利用一定方法测量流体流速而间接测量流体流量的。例如，涡轮流量计，流体流速越快涡轮转动速度越快，通过测量涡轮的转速就可以测量流体的流速，且已知管路直径（通常

15、以流量系数的形式给出）的情况下就可以测得流体体积流量。使用速度式流量计时，需注意要在流量计的前后均留出足够长度的直管段，以免影响测量精度。10. 简述涡轮流量计的工作原理和使用注意事项。 涡轮流量计的核心是置于测量管中心的轴向与流通流动方向一致的涡轮，涡轮上有螺旋形的叶片。当流体流过时，因叶片受力而使涡轮转动，流体流速越快涡轮转动速度越快，通过测量涡轮的转速就可以测量流体的流速，且已知管路直径（通常以流量系数的形式给出）的情况下就可以测得流体体积流量。使用涡轮流量计时，需注意要在流量计的前后均留出足够长度的直管段，以免影响测量精度。11. 简述电磁流量计的工作原理和使用注意事项。电磁流量计在其

16、测量管之外放置有一个上下对称的电磁线圈行程一个穿越测量管的磁场，当导电的流体流过测量管中的磁场时就会在垂直于磁场方向产生感生电压，用一对测量电极可以将其引出进行测量。通过测量该感生电压的大小来测量流体的流速，并会同测量管直径等参数最后得到流体的体积流量。在使用电磁流量计时必须满足一个基本条件，那就是被测流体一定是导电介质，但电导率的大小对测量精度影响不大。12. 电磁流量计有什么样的使用限制，为什么？ 不能用于非导电液体或气体的流量测量，因为电磁流量计是靠导电液体切割磁力线产生感生电压来测量液体流动速度的方法来测量流量的，非导电液体或气体不能产生感生电压。13. 对电磁流量计测量管的材料有什么

17、要求？为什么？ 电磁流量计测量管必须是非金属材料或不导磁的、内衬非金属材料的金属材料。如果测量管是金属材料，导电介质产生的感生电压将会被短路掉，不能被测量。如果材料是导磁的，则磁力线将沿管壁穿过，不能到达测量管内部，导电流体就不能切割磁力线而形成感生电势。14. 测量储罐液位时什么情况下可以使用压力传感器，什么情况下必须使用差压传感器或两个压力变送器？为什么？ 敞口容器可以使用表压输出型压力变送器测量容器底部的压力的方法来测量液体的高度（增加算式加以说明），密闭容器的底部压力不只和液位高度有关，同时还与顶部压力有关，底部和顶部的压力差和液位成正比，因此应用差压变送器或两个压力变送器测量底部和顶

18、部的压差（增加算式加以说明）。15. 在进行测量仪表选型时，什么情况下需要考察仪表的反应时间这个指标？ 当被测信号变化较快时，为了保证测量精度及时反映参数的变化情况时，必须考察仪表的反应时间这个指标。16. 简述传感器和变送器的异同。 传感器和变送器均可以将被测参数转化为电信号，但传感器的输出是一个非标准的、微弱的电流或电压信号，而变送器则输出符合信号制规定的标准信号，便于和其他仪表间的无缝连接。17. 脉冲输出型容积式流量计的流量系数的含义是什么？若已知流量系数和某一段时间的累积脉冲数，应如何计算该时段的累积流量？ 脉冲输出型容积式流量计的流量系数的含义是单位体积流量对应脉冲数，常用脉冲/升

19、作单位。若已知流量系数K和某一段时间的累积脉冲数P，则该时段的累积流量为P/K。18. 有一生产玻璃容器的搅拌炉，炉温1800左右，现准备控制炉膛温度以提高产品质量，应采用什么传感器来检测温度？ 炉温1800左右采用热电偶传感器比较合适，利用非接触式传感方法（光学高温计和红外温度传感器）也可以。前者精度高、价格低廉，推荐采用热电偶传感器。19. 采用热电阻作为测温仪表的传感器时，为什么常采用三线制连接？ 见教材20. 某温度控制系统的最高工作温度为800度，要求测量的绝对误差不超过10度，现有两台精度等级相同、量程分别为0-1600度和0-1000度的两个温度变送器，请问选择哪个更合适？若有量

20、程为0-1200度精度等级为1级和0.5级的温度仪表，又应选哪种？试说明理由？在精度等级相同的情况下，量程窄的仪表绝对误差更小，所以量程为0-1000度的温度变送器更合适。若有量程为0-1200度精度等级为1级和0.5级的两个温度仪表，则应选择精度等级为0.5级的温度仪表，因为其精度更高。21. 用热电阻测温为什么常采用三线制连接？若在导线敷设到控制室后再分三线接入仪表，是否实现了三线制连接？ 采用三线制连接可以补偿由于传输线路的电阻对测量精度的影响。若在导线敷设到控制室后再分三线接入仪表，是不能实现三线制连接的，即不能补偿传输线路的电阻对测量精度的影响。22. 使用热电阻作为测温元件时，为什

21、么要控制流过热电阻的电流？ 若不控制流过测温元件的电流，过大的电流将使热电阻产生明显的自热效应，影响温度测量精度。23. 有一外形尺寸（长宽高）为6006001500的水处理装置中，准备在一直径为50mm的净化水管道上安装一流量计，请问选择什么样的流量计更合适？简要说明理由。 因为速度式流量计要求至少10倍管径和5倍管径的前后直管段，即500mm和250mm，共750mm的直线长度，该装置很难满足，故不能采用速度式流量计。容积式流量计没有直管段要求，可以采用。24. 简述如图所示转速测量方法的原理（圆盘上印有黑白相间的条纹）。 借助黑白条纹对光线的反射率不同实现检测。当光线照射到白色条纹上时，

22、光线大部分反射到光电三极管上，光电管导通；当光线照射到黑色条纹上时，光线很少部分反射到光电三极管上，光电管截止；光电三极管一次导通和截止状态的变化，可以产生一个脉冲。单位时间脉冲的累计值除以转盘上的条纹数所得结果就是单位时间转盘转过的圈数，即转速。25. 有量程01MPa精度等级为0.5级和量程为-0.10.6MPa精度等级为1级的两种压力变送器可供选择，以用于一抽水泵的入口压力检测，请问选择哪一个更好，试说明理由。 选择后者，因为在抽水泵入口有可能行程负压。五、应用1. 今有一温度仪表，已知其测量范围为-3070，但不知道其精度等级，利用标准温度计和本温度仪表对同一物体进行测量，得到一组数据

23、如表1所示，试根据测量结果判定该温度仪表的精度等级。本仪表-27.7-11091829385367标准表-26-11.20.81117.625.735.55069答：各测量点的绝对误差绝对值分别为：1.7、0.2、0.8、2、0.4、3.3、2.5、3、2。显然最大绝对误差为3.3，最大百分相对误差（引用误差）为3.3/（70-（-30）=3.3%，去掉“%”后靠进度等级系列得该仪表的精度等级为4级。2. 某一测量范围为01000的温度仪表出厂前进行的校验数据为被测表读数（）02004006007008009001000标准表读数（）02014026047068059031003（1）求出温度计的最大绝对误差（2）确定该温度计的精度等级答：最大绝对误差为：-6。 引用误差为6/1000=0.6%，所以该温度仪表的精度等级为1级。3. 若用0-200度温度传感器在正常情况下进行了10次测量，绝对误差（度）分别为1，1.1，1.2，0.9，1.05，1.03，0.98，0.95，1.15，1.12，试问该测温仪表的精度等